溢流型球磨机进料口密封装置的改进

许健

（巴州敦德矿业有限责任公司）

1 问题的提出

巴州敦德矿业有限公司位于新疆和静县境内，公司采矿厂和选矿厂分别位于海拔3850m 和2900m，于2015年10月建成投产，现一期处理矿石能力为150万t，年产铁精矿70万t、锌精矿2.4万t。选矿厂工艺为三段磨矿、先浮后磁，其中φ3200×4500（mm)溢流型二段球磨机的有效容积32.8m3、填充率40%、功率630kW，球磨机进料是经过旋流器分级后，底流粗粒级矿浆通过管道进入球磨机进行再磨，入磨矿浆浓度为75%，入磨细度为-200 目80%。旋转的球磨机与固定输入管道之间存在相对旋转运动，这对溢流型球磨机进料端的密封装置提出了比较高的要求。设备运行中，通过对溢流型球磨机进料端密封来防止矿浆泄露，因球磨机密封装置起不到很好的密封作用，在生产中由于矿浆泄露污染球磨机轴瓦座油箱内润滑油的问题时有发生，影响到球磨机润滑油使用周期，增加了球磨机检修工作量、降低了设备的作业率和设磨矿备的生产能力。

2 球磨机进料端密封装置存在的问题

（1）溢流型球磨机进料端密封装置是用螺栓将密封压板固定在球磨机进料中空轴上，压板内孔安装了一个KYD 密封圈与之相配合，正常使用过程中，仅靠密封圈自身的膨胀力通过压板与球磨机端盖筒体固定在一起旋转，依靠的是KYD 密封圈内孔与进料短接外圆配合尺寸间隙大小来防止球磨机内的矿浆泄漏。但在实际使用过程中，KYD 密封圈内孔在与进料短接相对旋转过程中不断磨损，两者之间的配合间隙不断增大，导致矿浆大量泄漏。φ3200×4500（mm）溢流型二段球磨机进料端的密封装置结构如下图1所示。

图1 φ3200×4500(mm)溢流型球磨机进料端密封装置结构示意图

（2）球磨机进料短接一端与固定的移动小车弯头法兰连接，另外一端插进KYD 密封圈内孔与球磨机中空轴相连，内孔密封靠进料短接外圆尺寸与KYD 密封圈内孔唇口尺寸配合间隙大小来保证密封效果。在实际装配过程中，受设备空间环境狭小的影响，导致球磨机进料短接的中心线与球磨机中空轴中心线很难保持高的同轴度，造成进料短接外圆与KYD 密封圈内孔在实际使用过程中始终处于偏心状态下运转，随着使用时间的不断积累，密封件唇口加速磨损、间隙不断加大，造成进料短接外圆与KYD 密封圈内孔之间矿浆大量泄漏。

（3）如果球磨机进料短接外圆尺寸与KYD 密封圈内孔唇口尺寸配合间隙过小，会造成安装困难，导致球磨机进料短接插不进球磨机中空轴KYD 密封圈的内孔，影响检修安装进度。为了检修安装方便，通常情况下，将球磨机进料短接外圆尺寸与KYD 密封圈内孔唇口尺寸配合间隙适当放大，来降低检修安装难度，间隙的增大又会影响到密封效果和密封圈的使用周期。

3 球磨机进料口大量矿浆泄漏带来的危害

溢流型球磨机进料端密封装置密封不好，会造成球磨机进料端矿浆大量泄漏，给生产工艺和设备的运行产生一系列的影响。

（1）球磨机进料系统和球磨机联接处与支撑球磨机转动的轴瓦座密封处靠得非常近，大量泄漏的矿浆不断破坏球磨机中空轴与轴瓦座之间的密封，矿浆渗入轴瓦座油箱污染润滑油，污染的润滑油又进入润滑站，加剧了润滑油的污染面积，以致影响到其它轴瓦的润滑情况，为了确保球磨机轴瓦的良好润滑，必须整体更换润滑站的润滑油，缩短了球磨机润滑油的使用周期。

（2）被污染的球磨机稀油润滑站，如没有及时发现和处理，泄露的矿浆会造成润滑油的乳化现象，降低润滑油粘度和润滑油抗压强度，球磨机中空轴与轴瓦之间的油膜难以形成或油膜抗压强度不够，势必造成球磨机滑润效果下降，从而增加了运转部件之间摩擦阻力造成轴瓦局部温度升高，易引发造成球磨机烧轴瓦的重大设备事故。

（3）被污染的润滑油还容易造成过滤器堵塞，齿轮泵吸不上润滑油，导致油泵压力和流量过低、压力继电器动作，触发轴瓦润滑保护系统，引起球磨机跳停事故的发生，造成球磨机突然停机，给生产工艺指标和设备作业率带来一定的影响。

（4）极细微的矿物颗粒进入球磨机润滑系统，容易造成对球磨机巴氏合金轴瓦表面研磨、划伤直至烧瓦，造成重大设备事故。

（5）由于KYD 密封圈使用周期短、更换KYD 密封圈检修工作难度大、检修时间长，降低了选矿厂的设备作业率。

（6）矿浆泄露导致球磨机环境卫生变差，影响作业环境和职工的身心健康，同时也增加了清扫周围环境的工作量。

4 溢流型二段球磨机进料端密封装置改进

为解决球磨机进料端密封装置结构不合理、使用周期短、检修更换困难等问题，结合现场实际使用情况，对原进料密封结构进行了改进。在保持原有KYD 密封圈的情况下，在球磨机进料端密封装置增加了填料压盖、填料和填料函，改进后φ3200×4500（mm）溢流型二段球磨机进料端的密封装置结构如图2所示。

（1）将原密封装中的压板与KYD 密封圈装配的结构改为填料函与KYD 密封圈装配结构，利用原压板固定在球磨机中空轴上的螺纹沉孔来固定填料函减少了改动工作量；同时利用了原KYD 密封圈外圈对球磨机内部矿浆可以起到一定的阻挡和延缓矿浆向外流动趋势的作用。

（2）将原密封装置利用进料短接外圆与KYD 密封圈内孔唇口尺寸配合的间隙大小来确保密封，改为由钢制填料函、KYD 密封圈、进料短接和填料压盖所形成的环形空腔结构来保证球磨机进料端的密封效果。环形腔体所形成的空间由石墨盘根（或牛油盘根）以及其它软性耐摩材料作为填充材料进行填充，由于填充材料本身有自润滑特性、耐磨特性和在受外力作用情况下的变形膨胀三种特性，因此，当球磨机进料矿浆有泄露时，可以利用球磨机短暂停机时间，将填料压盖四个螺栓均匀紧固、增加轴向力，并由填料压盖将轴向力传递到填料，使填料变形膨胀来减少球磨机进料短接与填料以及填料函与填料之间的间隙，从而达到进一步减少矿浆泄露的目的。

图2 改进后溢流型二段球磨机进料端密封装置示意图

（3）球磨机进料密封装置经过改进后，KYD 密封圈内孔唇口不再是密封功能，而仅仅是利用密封圈外圈阻挡延缓矿浆向外流动的作用，因此，可以将球磨机进料短接外圆与KYD 密封圈内孔唇口尺寸配合间隙适当放大。

通过配合间隙放大可以解决以下问题：解决了进料短接外圆与KYD 密封圈内孔唇口尺寸配合间隙大小无法随时调整的问题；解决了检修安装困难问题；解决了安装不容易保持同轴度造成偏心使密封圈磨损加快、使用周期短的问题。

改进后大大延长KYD 密封圈使用寿命。当填料在使用一段时间、填料压盖已紧固到极限时，不需要拆除整个球磨机进料装置，就可以利用短暂停机时间或生产设备故障停机时间，松开填料压盖的固定螺栓，取出失效的填料，安装新的填料后，紧固填料压盖螺栓即可使用。只有在KYD 密封圈外圈损坏或断裂的情况下，需要整体拆除进料小车和进料短接，其它情况都不需要长时间停机检修。

5 改进后的效果

（1）提高生产线设备作业率。未改造之前，球磨机集中润滑站油箱润滑油一般使用周期为3～6月，改造之后润滑站油箱润滑油使用周期可以延长到6～12月，减少了检修次数。

未改造之前，球磨机进料密封装置检修更换周期一般为半年一次检修，一般检修时间为12 小时。改造后，可以利用日常或其它生产故障，在2个小时内进行密封填料更换，效率高方便快捷，节省时间。

为了确保球磨机密封装置的安全可靠，可以利用每年冬休一个月时间，整体拆除进料小车和进料短接，对密封装置中的KYD 密封圈内孔和外圈使用状况进行检查，如果密封装置使用状况良好、安装恢复即可。反之，利用冬休期间不影响正常设备作业率的情况下，按照拆装顺序拆除更换即可。综合上述两点，每年节约的检修时间可以使月平均作业率提升1.7%，取得了良好的经济效益。

（2）球磨机进料端密封装置改进后，球磨机进料端矿浆泄漏量大大降低，使设备周边环境、岗位使操作环境大大改善，既减轻了职工的劳动强度，又为职工营造了良好的工作环境。

6 结束语

通过对溢流型球磨机进料口泄漏矿浆原因和进料口密封装置结构分析，查找出了治理球磨机进料端泄漏矿浆的原因，有针对性地对球磨机进料口密封装置的结构进行了改进。改进后实施效果表明：对减少球磨机进料口泄漏量、延长球磨机润滑油使用周期、提高设备作业率、改善球磨机磨作业环境和降低员工劳动强度起到了积极有效的作用。球磨机密封装置的改进方法，也可为同类设备提供借鉴。